材料力学性能的压入试验方法与应用
发布时间：2021-02-25 03:39
材料的弹性模量、应力应变关系、强度、硬度等是对工程结构进行力学分析、优化设计和安全评价的重要基础关系和性能参数,然而,对于焊接结构、在役设备和小尺寸材料,难以通过传统的单轴拉伸试验方法来获取。材料压入方法因可“无样”、“微损”地进行结构局部或小尺寸材料力学性能的试验而受到重视并开展了大量研究。本文基于前人研究工作,借助有限元分析和多种金属材料试验,在球压头压入（球压入）试验方法方面展开研究,完成了以下工作:（1）基于经典Oliver-Pharr模型和宏观球压入试验,提出了获取材料弹性模量E的压头系数β模型,并对11种延性金属材料完成了球压入试验。通过单次压入试验载荷-位移曲线的初始卸载刚度S获得材料弹性模量,并与单轴拉伸试验结果对比具有良好的一致性,表明该模型可简便、精确地获取金属材料弹性模量。（2）基于能量等效假定:受载构元有效变形域内,复杂应力应变状态的代表性体积单元（Representative Volume Element,RVE）的应变能密度与按Von Mises应力应变等效的单轴应力状态RVE的应变能密度相等,且存在一个能量密度中心,该中心的应变能密度与有效变形体积的乘积与...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微梁弯曲试验示意图
形能力的硬度试验在材料科学和实际工程中得到广泛应用。既然能够综合的反应材料的力学性能，说明硬度和材料的单轴拉伸必然存在关系，大量的学者曾对此进行过研究。1945 年，Bishop 等腔体变形模式，1970 年，Johnson[70]在 Hill[71]的基础上，加入关于核，并考虑塑形区域的体积变化，即 i)球形假设：认为球、圆锥和棱移场由接触点开始，伴有半球形的等应变线，近似放射状；ii）分区所示，将受压材料分为核心区、与压头接触半径相等的半球形区域（力且不可压缩）、弹性区（半径 c 以外的区域）和塑性区（弹性区与）。锥压头作用下的应力分布近似为球形，建立了压头名义载荷 F与弹性强度 σy和泊松比 v 之间的关系。对于理想弹塑性材料，有如下公式21 ln3 3 1-yyEFv ( )( )
但是对于微米级金属材料压入，β 是否有效者考虑压入过程中的损伤效应，提出压头系数 β 采用( ) ( )h he e eD D 21 2 3通过球压入的多级卸载试验确定，h 为压入深度， β 模型参数的确定方法，试验设备采用 MMTI 型压入仪（成都微力特斯科制系统采用自带的微测系统试验软件，载荷传感器量 mm，精度都为 0.5 级，加载速率范围：1 μm/s~200试验机主机和控制器之间通过电机驱动线和传感器控制器和 PC 之间通过 USB 接口的信号线实现双向
本文编号：3050383
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微梁弯曲试验示意图
形能力的硬度试验在材料科学和实际工程中得到广泛应用。既然能够综合的反应材料的力学性能，说明硬度和材料的单轴拉伸必然存在关系，大量的学者曾对此进行过研究。1945 年，Bishop 等腔体变形模式，1970 年，Johnson[70]在 Hill[71]的基础上，加入关于核，并考虑塑形区域的体积变化，即 i)球形假设：认为球、圆锥和棱移场由接触点开始，伴有半球形的等应变线，近似放射状；ii）分区所示，将受压材料分为核心区、与压头接触半径相等的半球形区域（力且不可压缩）、弹性区（半径 c 以外的区域）和塑性区（弹性区与）。锥压头作用下的应力分布近似为球形，建立了压头名义载荷 F与弹性强度 σy和泊松比 v 之间的关系。对于理想弹塑性材料，有如下公式21 ln3 3 1-yyEFv ( )( )
但是对于微米级金属材料压入，β 是否有效者考虑压入过程中的损伤效应，提出压头系数 β 采用( ) ( )h he e eD D 21 2 3通过球压入的多级卸载试验确定，h 为压入深度， β 模型参数的确定方法，试验设备采用 MMTI 型压入仪（成都微力特斯科制系统采用自带的微测系统试验软件，载荷传感器量 mm，精度都为 0.5 级，加载速率范围：1 μm/s~200试验机主机和控制器之间通过电机驱动线和传感器控制器和 PC 之间通过 USB 接口的信号线实现双向
本文编号：3050383
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